Chapitre 6 : créer et reproduire des espèces chimiques corrigé

Synthèse du paracétamol (Bac centre étranger 2003)

Le paracétamol est un médicament qui se rapproche de l'aspirine par ses propriétés analgésiques et antipyrétiques. Il est dépourvu d'action inflammatoire. on l'obtient par réaction entre le para-aminophénol et l'anhydride éthanoïque en milieu aqueux.

Para-aminophénol

para-aminophénol : M = 109 g/mol ; T_fusion = 187 °C solubilité dans l'eau : 0,8 g dans 100 g à 20 °C ; 8,5 g dans 100 g à 100°C.

paracétamol : M = 151 g/mol ; T_fusion = 170 °C ; solubilité dans l'eau : 1 g dans 100 g à 20 °C ; 25 g dans 100 g à 100°C.

anhydride éthanoïque : M = 102 g/mol ; T_fusion = -73 °C ;masse volumique r = 1,082 g /mL

I- Synthèse d'un produit brut :

-Dans un ballon à trois cols muni d'une agitation mécanique, d'un réfrigérant à reflux et d'une ampoule de coulée, introduire 10 g de para-aminophénol.

-Sous vive agitation, introduire rapidement 30 mL d'eau puis un peu plus lentement 12 mL d'anhydride éthanoïque. Porter à reflux pendant 20 min.

- Refroidir puis transvaser dans un bêcher. Refroidir dans un bain de glace et le paracétamol précipite.

- Filtrer sous vide et laver à l'eau glacée. Essorer et sécher sur papier filtre.

- Placer le produit brut obtenu à l'étuve à 80°C : on obtient alors une masse de produit brut sec P:

m_P = 10,8 g.

Q1

a) Réécrire la formule semi-développée de l'anhydride acétique et entourer le groupe anhydride.

Réécrire la formule semi-développée du paracétamol et entourer le groupe amide

b) Lequel des deux montages suivants et un montage à reflux , Comment se nomme l'autre montage.

c) A partir des données physico-chimiques :
- Justifier l'état physique du paraminophénol avant d'être versé dans le ballon tricol
- Justifier l'apparition d'un précipité de paracétamol lors du refroidissement dans le bain de glace.
- Donner les noms du matériel utilisé dans une filtration sous vide.

Q2

Para-Aminophénol + anhydride éthanoïque = paracétamol + acide éthanoïque
C₆H₇NO + C₄H₆O₃ = C₈H₉NO₂ + C₂H₄O₂.
a)Montrer que les quantités initiales de réactifs sont : n_anhydride = 0,127 mol et n _{para-aminophénol} = 9,17 10^-2 mol.

b) Compléter le tableau d'avancement de la réaction

	C6H7NO	C4H6O3	C8H9NO2	C2H4O2
initial	9,17 10^-2 mol.	0,127 mol
intermédiaire
état final (en fonction de xmax)
état final (valeur en mol)

b) En utilisant le tableau, préciser quel est le réactif limitant. Justifier.

c) Déterminer la quantité de matière théorique n_th de paracétamol susceptible d'être obtenue.Calculer la quantité de matière n_P de paracétamol réellement obtenue.

d) En déduire le rendement h de cette synthèse.

II- Purification du paracétamol : A partir du produit sec P, on réalise deux parts P₁ et P₂ de masse identique. On souhaite recristalliser la part P₂.

Q3

a) Décrire le protocole permettant de réaliser cette recristallisation dans l'eau.

b) Après avoir recristalliser cette part P₂, on la place à l'étuve à 80°C et on obtient une masse m_P2 =4,2 g.
- Calculer le nouveau rendement h' de cette synthèse après purification ( en %). Comparer h et h'.

c) Quel est le vrai rendement en paracétamol ? Justifier.

III- Analyse par chromatographie sur couche mince des produits obtenus : Sur une plaque de silice sensible aux UV on effectue les dépôts suivants :

E : para-aminophénol en solution dans l'éthanol ; P₁ : paracétamol brut en solution dans l'éthanol ; P₂ : paracétamol purifié en solution dans l'éthanol ; P₃ : paracétamol issu d'un comprimé pharmaceutique en solution dans l'éthanol . L'éluant est un mélange organique complexe. Après révélation on obtient le chromatogramme suivant :

Q4

a) Interpréter le chromatogramme obtenu.

b) Peut-on utiliser la chromatographie sur couche mince pour vérifier la pureté du paracétamol ?